一种具有高光效的荧光粉组合物及COB软灯带的制作方法

一种具有高光效的荧光粉组合物及cob软灯带
技术领域
1.本发明涉及led技术领域，具体涉及一种具有高光效的荧光粉组合物及cob软灯带。


背景技术：

2.作为线性照明产品，cob灯带具有线性发光的特点，发光均匀一致性好，可替代部分常规低压灯带，也就是led灯带。常规灯带是采用smt贴片工艺将灯珠焊接在线路板上，再通过外部滴胶、注胶、硅胶套管、pu套管等，实现不同的防水等级。但由于市场成熟，品类丰富，价格透明等原因，目前整个市场竞争也较为激烈。而cob软灯带，从工艺上进行改良，采用芯片倒装工艺，将led芯片直接封装到线路板上，再通过硅胶涂覆的方式直接实现不同的发光颜色；灯带采用高密度灯珠的形式，混合荧光粉的胶体进行线性点胶方式，其发光面是一条线性的胶体从而实现产品颜色的高度一致性。
3.现有的cob软灯带使用的荧光粉通常是yag黄绿粉加氮化物红色荧光粉，配合蓝光芯片形成2700k～6500k的各种色温方案，但是这种方案的cob软灯带在90显方案光效较低，且荧光粉成本也高；另外cob软灯带封装方案中荧光胶大部分裸露于铝基板外，使得cob软灯带封装方案中的荧光粉在高温高湿工作环境下比传统贴片封装方案更容易老化。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种具有高光效的荧光粉组合物及cob软灯带，以解决现有cob软灯带中荧光粉的封装成本高、光效低、耐老化性能差的问题。
5.基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种具有高光效的荧光粉组合物，荧光粉组合物中含有40wt％～66wt％的氟化物红色荧光粉；氟化物红色荧光粉的结构式为a2(mf6):mn
4
，其d
50
＝3.0～44.0μm，d
10
≥1.0μm，d
90
≤85.0μm，粒度分布系数p＝(d
90-d
10
)/d
50
≤1.0；
7.其中，a包括li、na、k、rb、cs、nh4中的任意一种，m包括ge、si、sn、ti、zr、sc中的任意一种。
8.优选地，氟化物红色荧光粉的结构式为k2si
(1-x)
f6:mn
x
，其中，x＝0.045～0.070。
9.相较于现有荧光粉，具有k2si
(1-x)
f6:mn
x
结构的氟化物红色荧光粉发光量子效率较高，该荧光粉具有631nm窄带发射，同时避免了常规led氮化物红色荧光粉对黄绿光自吸收的问题，很好的提高了白光led方案的发光光效；将本发明氟化物红色荧光粉应用于背光荧光粉方案，由于氟化物红色荧光粉窄带发射特性，该氟化物红色荧光粉能提供更好的显示色域。
10.优选地，氟化物红色荧光粉的粒度为24～28μm。
11.经试验发现，荧光粉中氟化物红色荧光粉的粒度对cob软灯带的光效有一定的影响，当其粒度在16～44μm之间，随着粒度的增大，在2700k～6500k的色温范围内，cob软灯带的光效均呈现先上升后下降的趋势，当氟化物红色荧光粉的粒度为24～28μm时，cob软灯带
具有最佳的光效。
12.优选地，当显色指数ra为90时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉43.3wt％～65.1wt％、黄绿色荧光粉34.9wt％～48.4wt％、氮化物红色荧光粉0wt％～8.3wt％、氮氧化物青色荧光粉0wt％～1.8wt％。
13.优选地，黄绿色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长525nm；氮化物红色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长为615nm；氮氧化物青色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长为495nm。
14.根据色温的不同，荧光粉组合物中各组分的选取在上述范围内进行合理调整。当显色指数ra为90，在2700k～6500k的色温范围内，相对于现有常规荧光粉组合物，含有本发明氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物的光效提高了8％～20％。
15.优选地，当显色指数ra为90，色温为2700k时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉43.3wt％、黄绿色荧光粉48.4wt％、氮化物红色荧光粉8.3wt％。
16.优选地，当显色指数ra为90，色温为3000k时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉44wt％、黄绿色荧光粉48.4wt％、氮化物红色荧光粉7.6wt％。
17.优选地，当显色指数ra为90，色温为4000k时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉55.8wt％、黄绿色荧光粉41.8wt％、氮化物红色荧光粉2.4wt％。
18.优选地，当显色指数ra为90，色温为5000k时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉65.1wt％、黄绿色荧光粉34.9wt％。
19.优选地，当显色指数ra为90，色温为6500k时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉51.7wt％、黄绿色荧光粉46.5wt％、氮氧化物青色荧光粉1.8wt％。
20.第二方面，本发明提供上述荧光粉组合物在cob软灯带、led灯、背光器件中的应用。
21.第三方面，本发明提供一种具有高光效的cob软灯带，cob软灯带包括cob基板，cob基板上覆盖有led芯片、荧光胶层，荧光胶层表面覆盖有防水膜；荧光胶层材料中含有上述荧光粉组合物。
22.优选地，防水膜材料为十七氟癸基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
23.本发明采用于cob软灯带的基板和荧光胶层上覆盖一层致密的防水膜，避免荧光胶处于高湿环境，相对于现有不含防水膜的cob软灯带，本发明提高了cob软灯带的耐老化性能。
24.第四方面，本发明提供一种制备上述高光效的cob软灯带的方法，包括如下步骤：
25.s1：于cob软灯带cob基板的表面进行点荧光胶，烘干使荧光胶固化，形成荧光胶层；
26.s2：于cob基板和固化的荧光胶层表面喷涂十七氟癸基三乙氧基硅烷或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于100℃烘干形成防水膜。
27.优选地，荧光胶的混合粘度为25000～35000mpa.s(25℃,10rpm)，硬度为shore a 30～40。
28.在该硬度范围内，荧光胶可以有效提供机械保护及应力释放。通过使用荧光胶和防水膜，改善了荧光粉在cob灯带中的老化性能，减缓cob灯带的老化。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
30.(1)相对于现有常规荧光粉，本发明含氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物具有更高的成灯光效性能，在2700k-6500k的色温范围内以及显色指数90ra，成灯光效均至少提高8％以上。cob软灯带的荧光胶层采用本发明含氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物，有助于改善cob成灯光效，同时降低芯片的数量或功率，大大节省封装成本，同时减少成灯功耗和发热问题，降低了因成灯发热引起的yag黄绿粉热猝灭和因高温引起的热老化问题。
31.(2)由于氟化物红色荧光粉的耐高温高湿性能差，使其用于照明封装性能差，且氟化物红色荧光粉在led封装工艺中，用粉量较大，本发明通过使用超小粒度氟化物红色荧光粉，实现氟化物红色荧光粉用分量减少，同时确保具有较高的光效，经试验发现，当氟化物红色荧光粉的粒度为24～28μm时具有相对最佳的光效。
32.(3)本发明于cob基板和固化的荧光胶层表面喷涂十七氟癸基三乙氧基硅烷或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷形成防水膜，改善了cob软灯带的耐老化性能。
附图说明
33.图1为本发明cob软灯带的结构示意图。
34.图中：1、led芯片；2、cob基板；3、电阻元件；4、荧光胶层；5、电极接头；6、防水膜。
具体实施方式
35.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
36.实施例1
37.一种具有高光效的荧光粉组合物，荧光粉组合物中含有氟化物红色荧光粉40wt％～66wt％；氟化物红色荧光粉的结构式为a2(mf6):mn
4
，其d
50
＝3.0～44.0μm，d
10
≥1.0μm，d
90
≤85.0μm，粒度分布系数p＝(d
90-d
10
)/d
50
≤1.0；氟化物红色荧光粉的粒度优选为24～28μm。
38.其中，a包括li、na、k、rb、cs、sc、nh4中的任意一种，m包括ge、si、sn、ti、zr中的任意一种。
39.优选地，氟化物红色荧光粉的结构式为k2si
(1-x)
f6:mn
x
，其中，x＝0.045～0.070。
40.当显色指数ra为90时，荧光粉组合物包括氟化物红色荧光粉43.3wt％～65.1wt％、黄绿色荧光粉34.9wt％～48.4wt％、氮化物红色荧光粉0wt％～8.3wt％、氮氧化物青色荧光粉0wt％～1.8wt％。其中，黄绿色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长525nm；氮化物红色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长为615nm；氮氧化物青色荧光粉的激发波长为450～460nm，发射波长为495nm。根据色温的不同，荧光粉组合物中各组分的选取在上述范围内进行合理调整，如表1所示，表1中ks630表示本发明氟化物红色荧光粉，yg535表示铝酸盐黄绿色荧光粉，r615表示氮化物红色荧光粉，h552表示铝酸盐黄色荧光粉，no490表示氮氧化物青色荧光粉。
41.表1显色指数ra 90时，不同色温对应的荧光粉组合物的组成配比
42.荧光粉ks630yg535r615no4902700k43.3wt％48.4wt％8.3wt％
‑‑
3000k44wt％48.4wt％7.6wt％
‑‑
4000k55.8wt％41.8wt％2.4wt％
‑‑
5000k65.1wt％34.9wt％
‑‑‑‑
6500k51.7wt％46.5wt％
‑‑
1.8wt％
43.以表1各荧光粉组合物为例，并以常规荧光粉组合物的组分配比作为对照，分析本技术荧光粉组合物在不同色温下的光效，结果如表2所示，其中，ksf表示本发明荧光粉组合物，不同色温对应的荧光粉组成见表1，r640表示氮化物红色荧光粉、h542表示铝酸盐黄色荧光粉、yg535表示铝酸盐黄绿色荧光粉。
44.表2本发明荧光粉组合物与现有常规荧光粉组合物的光效对比结果
[0045][0046]
由表2光效对比结果可知，相对于现有常规荧光粉组合物，含有本发明氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物具有更优的成光等效，当色温为2700k时，相较于常规荧光粉组合物，本发明荧光粉组合物的光效提升20.38％；当色温为3000k时，相较于常规荧光粉组合物，本发明荧光粉组合物的光效提升17.80％％；当色温为4000k时，相较于常规荧光粉组合物，本发明荧光粉组合物的光效提升12.11％；当色温为5000k时，相较于常规荧光粉组合物，本发明荧光粉组合物的光效提升8.55％；当色温为6500k时，相较于常规荧光粉组合物，本发明荧光粉组合物的光效提升14.18％。
[0047]
以荧光粉组合物中氟化物红色荧光粉的粒度作为单因素变量，分析其粒度对光效的影响，结果如表3所示。
[0048]
表3不同粒度的氟化物红色荧光粉的粒度对应的光效值(lm/w)
[0049][0050]
由表3结果可以看出，荧光粉中氟化物红色荧光粉的粒度对cob软灯带的光效有一定的影响，当其粒度在16～44μm之间，随着粒度的增大，在2700k～6500k的色温范围内，cob软灯带的光效均呈现先上升后下降的趋势，当氟化物红色荧光粉的粒度为24～28μm时，cob软灯带具有最佳的光效。
[0051]
实施例2
[0052]
一种具有高光效的cob软灯带，如图1所示包括cob基板2，cob基板2上覆盖有led芯片1、电阻元件3、荧光胶层4，cob基板2的端部设有电极接头5；荧光胶层4表面覆盖有防水膜6；荧光胶层4的材料中含有实施例1记载的含有氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物(如表1所示)，荧光粉组合物中氟化物红色荧光粉的粒度为24～28μm。
[0053]
led芯片1采用452.5～455nm波段的晶片，led芯片1的宽度为150～500μm，长度为500～1000μm。防水膜6的材料为十七氟癸基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。采用于cob软灯带的cob基板和荧光胶层上覆盖一层致密的防水膜，避免荧光胶处于高湿环境，相对于现有不含防水膜的cob软灯带，本技术提高了cob软灯带的耐老化性能。
[0054]
上述高光效的cob软灯带的制备方法，包括如下步骤：
[0055]
s1：于cob软灯带的cob基板2的表面进行点荧光胶，烘干使荧光胶固化形成荧光胶层；荧光胶的混合粘度为25000～35000mpa.s(25℃,10rpm)，硬度为shore a 30～40。在该硬度范围内，荧光胶可以有效提供机械保护及应力释放。
[0056]
s2：于cob基板2和荧光胶层表面喷涂十七氟癸基三乙氧基硅烷或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，于100℃烘干形成防水膜。
[0057]
通过使用荧光胶和防水膜，改善了荧光粉在cob灯带中的老化性能，减缓cob灯带的老化。
[0058]
分别对本发明含有防水膜的cob软灯带以及不含防水膜的cob软灯带的成灯光效进行检测，结果如表4所示，其中“常规cob”表示不含防水膜，其余未述及的部分均为相同结构及组成，由表4结果可知，本技术采用于cob基板和固化的荧光胶表面喷涂十七氟癸基三乙氧基硅烷或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷形成防水膜，改善了cob软灯带的耐老化性能。
[0059]
表4本技术cob软灯带与不含防水膜的cob软灯带的光效对比
[0060][0061]
综上，本发明含氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物具有更高的成灯光效性能，在
2700k～6500k的色温范围内以及显色指数90ra，成灯光效至少提高8％以上，高达20.38％，本发明采用含氟化物红色荧光粉的荧光粉组合物，改善了cob成灯光效，同时降低芯片的数量或功率，大大节省封装成本，同时减少成灯功耗和发热问题，降低成灯发热引起的yag黄绿粉热猝灭和高温引起的热老化问题。
[0062]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。